CN205387496U - 一种梯度臭氧催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种梯度臭氧催化氧化装置，包括氧化塔本体、臭氧发生器和循环泵；氧化塔本体包括第一和第二微孔曝气盘、催化剂层、进水口、出水口、至少一个氧化剂加药口、排气口、循环进水口和循环出水口；第一微孔曝气盘位于塔体底部；第二微孔曝气盘位于第一微孔曝气盘上方；催化剂层位于第二微孔曝气盘上方；第一和第二微孔曝气盘分别通过管路与臭氧发生器相连通；在第一和第二微孔曝气盘之间的塔体侧壁上由下至上依次设置有进水口和循环进水口；在催化剂层上方的塔体侧壁上由下至上依次设置有循环出水口和出水口；在进水口和循环出水口之间的塔体侧壁上设置有至少一个氧化剂加药口；在塔体顶部设置有排气口。装置可提高臭氧利用率。

Description

一种梯度臭氧催化氧化装置

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，特别涉及一种梯度臭氧催化氧化装置。

背景技术

工业废水普遍具有成分复杂、难生物降解和有毒有害的特性。随着社会对环境污染越来越重视，废水的达标排放是企业生存和发展的关键问题。

臭氧是公认的无二次污染的氧化剂，在水中分解后产生的单原子氧(O)和少量的羟基自由基(·OH)等氧化中间体，可与水中无机和有机污染物发生氧化反应，达到除臭、脱色、杀菌和去除部分污染物的目的。但是臭氧对目标污染物的氧化具有一定的选择性，臭氧不能处理废水中那些高稳定性、难降解的有机污染物。为了克服臭氧单独氧化存在的缺陷，臭氧催化氧化技术应运而生。臭氧催化氧化技术可利用催化剂催化臭氧产生大量的氧化能力更强的·OH，氧化分解废水中那些高稳定性、难降解的有机污染物。臭氧催化氧化技术作为一种高效、实用、无二次污染的高级氧化技术，在处理难降解废水领域具有广泛的应用前景。为了使这项技术得到更好的应用，选择合适的臭氧催化氧化反应装置非常关键。

现阶段臭氧催化氧化塔大多采用只有氧化塔底部设有曝气盘，曝气盘上方装填有臭氧催化剂的结构设计，使得臭氧在氧化塔内的停留时间过长，由于臭氧不稳定自身易降解，因此导致臭氧利用率低。不仅如此，采用这样的结构来处理废水，废水中的污染物都是在臭氧、臭氧催化剂和氧化剂共同作用下降解为有机小分子或二氧化碳和水的，因此，昂贵的催化剂用量较大。由于现行的臭氧催化氧化塔存在前述的缺点，最终导致废水处理的运行成本高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种梯度臭氧催化氧化装置，技术方案如下：

一种梯度臭氧催化氧化装置，包括氧化塔本体、臭氧发生器和循环泵；

所述氧化塔本体包括第一微孔曝气盘、第二微孔曝气盘、催化剂层、进水口、出水口、至少一个氧化剂加药口、排气口、循环进水口和循环出水口；

第一微孔曝气盘位于氧化塔本体底部；第二微孔曝气盘位于第一微孔曝气盘上方；催化剂层位于第二微孔曝气盘上方；第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘分别通过管路与臭氧发生器相连通；

在第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘之间的氧化塔本体侧壁上由下至上依次设置有进水口和循环进水口；在催化剂层上方的塔体侧壁上由下至上依次设置有循环出水口和出水口；在进水口和循环出水口之间的氧化塔本体侧壁上设置有至少一个氧化剂加药口；在氧化塔本体顶部设置有排气口；循环泵的进水端通过管路与循环出水口相连通，循环泵的出水端通过管路与循环进水口相连通。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在进水口和循环出水口之间的氧化塔本体侧壁上设置有2个氧化剂加药口，并且所述2个氧化剂加药口竖直平均分布。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在进水口和循环出水口之间的氧化塔本体侧壁上设置有4个氧化剂加药口，并且所述4个氧化剂加药口竖直平均分布。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在第一微孔曝气盘与臭氧发生器相连通的管路上设置有第一气体流量计；在第二微孔曝气盘与臭氧发生器相连通的管路上设置有第二气体流量计。

在本实用新型的一种优选实施方式中，氧化塔本体的横截面为圆形，并且氧化塔的高径比为5～10:1。

在本实用新型的一种优选实施方式中，该装置还包括尾气破坏装置，所述尾气破坏装置通过管路与排气口相连通。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述催化剂层的催化剂为蜂窝式臭氧氧化催化剂。

本实用新型公开的一种梯度臭氧催化氧化装置，采用两次曝气的结构设计，缩短臭氧在塔内的停留时间，提高了臭氧的利用率，并且采用梯度氧化对废水中的有机物进行降解，即废水进入塔内，先在臭氧与氧化剂作用下，将容易降解的污染物去除掉，再在臭氧、催化剂和氧化剂三者共同作用下，将稳定性高、难降解的污染物去除掉，通过这样的梯度氧化反应，减少了催化剂用量，从而降低了废水处理的运行成本。此外，该装置结构设计合理紧凑，占地面积小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种梯度臭氧催化氧化装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

由于现阶段臭氧催化氧化塔大多采用只有塔底部设有曝气盘，曝气盘上方装填有臭氧催化剂的结构设计，使得臭氧在塔内的停留时间过长，导致臭氧利用率低。并且废水中的污染物都是在臭氧、催化剂和氧化剂共同作用下降解为有机小分子或二氧化碳和水的，因此，昂贵的催化剂用量较大。

本实用新型提供了一种梯度臭氧催化氧化装置，分为两次曝气，缩短臭氧在塔内的停留时间，并且废水在臭氧和氧化剂作用下，将废水中容易降解的污染物去除掉，再在臭氧、催化剂和氧化剂三者共同作用下，将稳定性高、难降解的污染物去除掉，这样的梯度氧化反应不但提高臭氧利用率，而且减少催化剂用量，降低废水处理的运行成本。

下面通过具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种梯度臭氧催化氧化装置，该装置至少包括：氧化塔本体100、臭氧发生器200和循环泵300；

所述氧化塔本体100包括第一微孔曝气盘101、第二微孔曝气盘102、催化剂层103、进水口104、出水口105、至少一个氧化剂加药口106、排气口107、循环进水口109和循环出水口108；

第一微孔曝气盘101位于氧化塔本体100底部；第二微孔曝气盘102位于第一微孔曝气盘101上方；催化剂层103位于第二微孔曝气盘102上方；第一微孔曝气盘101和第二微孔曝气盘102分别通过管路与臭氧发生器200相连通；

在第一微孔曝气盘101和第二微孔曝气盘102之间的氧化塔本体侧壁上由下至上依次设置有进水口104和循环进水口109；在催化剂层103上方的氧化塔本体侧壁上由下至上依次设置有循环出水口108和出水口105；在进水口104和循环出水口108之间的氧化塔本体侧壁上设置有至少一个氧化剂加药口106；在氧化塔本体顶部设置有排气口107；循环泵300的进水端通过管路与循环出水口108相连通，循环泵300的出水端通过管路与循环进水口109相连通。

在实际处理废水的工程应用中，由于臭氧具有极强的氧化性，废水也具有一定的酸碱度，因此氧化塔的材质通常选用抗氧化耐腐蚀的材料，如不锈钢等制成。在氧化塔内的第二微孔曝气盘大致在氧化塔本体高度的1/2位置，使得第二微孔曝气盘将氧化塔划分为两个反应区，下方是氧化反应区，上方是催化氧化反应区。在氧化区，臭氧和氧化剂共同作用处理废水；在催化氧化反应区，臭氧、催化剂和氧化剂共同作用处理废水，不但缩短了臭氧在氧化塔内的停留时间，而且减少了臭氧催化剂的用量，从而节约了废水处理的运行成本。

在本实用新型提供的另一种实施例中，在进水口104和循环出水口108之间的氧化塔本体侧壁上设置有2个氧化剂加药口106，并且所述2个氧化剂加药口106竖直平均分布。这样在第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘之间设有一个加药口，在催化剂所在的位置也设有一个氧化剂加药口，使得从第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘之间的氧化剂加药口进入氧化塔内的氧化剂与臭氧和废水迅速进行充分协同氧化反应，从催化剂所在的位置设置的氧化剂加药口进入氧化塔内的氧化剂与废水、臭氧和催化剂进行充分的催化/协同氧化反应，并且降低了因氧化剂局部浓度过高或过低而使臭氧与氧化剂发生副反应的几率。

在本实用新型提供的再一种实施例中，在进水口104和循环出水口105之间的氧化塔本体侧壁上设置有4个氧化剂加药口106，并且所述4个氧化剂加药口106竖直平均分布。这样在第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘之间设有2个氧化剂加药口，在催化剂所在的位置也设有2个氧化剂加药口。4个氧化剂加药口在塔体上的竖直均匀分布更有利于氧化剂与废水、臭氧和催化剂实现快速充分地接触，进一步避免因氧化剂局部浓度过高或过低而影响对废水的处理效果。

参见图1，本实用新型由一个臭氧发生器为两层微孔曝气盘提供臭氧曝气。在第一微孔曝气盘101与臭氧发生器200相连通的管路上设置有第一气体流量计110；在第二微孔曝气盘102与臭氧发生器200相连通的管路上设置有第二气体流量计111。在处理废水的过程中，调节这两个流量计的曝气比对废水进行梯度催化氧化处理。

在实际应用中，氧化塔本体多采用横截面为圆形设计，作为优选，氧化塔的高径比为5～10:1，可提高气体、液体和固体之间的传质效果。需要说明的是，本实用新型所说的高径比是指有效液位高度与氧化塔内径的比值。此处所说的内径是指内直径。

在本实用新型提供的一种实施例中，该装置还包括尾气破坏装置400，所述尾气破坏装置400通过管路与排气口107相连通。在实际应用中，废水处理后剩余的臭氧经尾气破坏装置处理掉，以免造成环境污染。

本领域技术人员可根据实际处理的废水的水质情况，来确定催化剂的种类和投加量，优选为所述催化剂层的催化剂为蜂窝式臭氧氧化催化剂。选用蜂窝式臭氧氧化催化剂能够重新分布臭氧气泡，避免臭氧气泡在氧化塔中间聚集成大气泡从而降低传质效果的现象，提高臭氧氧化效率。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

进一步需要说明的是，上述的各改进的实施例，既可以单独实施，也可以组合在一起来实施，具体采用哪种实施方式，可以由本领域技术人员根据实际处理情况来确定，本实用新型在此不作具体限定。

当上述各改进的实施例组合在一起时，可以如图1所示，该装置包括：氧化塔本体100、臭氧发生器200、循环泵300和尾气破坏装置400；

所述氧化塔本体100包括第一微孔曝气盘101、第二微孔曝气盘102、催化剂层103、进水口104、出水口105、4个氧化剂加药口106、排气口107、循环进水口109和循环出水口108；

催化剂承托层103的催化剂为蜂窝式臭氧氧化催化剂；

第一微孔曝气盘101位于氧化塔本体100底部；第二微孔曝气盘102位于第一微孔曝气盘101上方；催化剂层103位于第二微孔曝气盘102上方；第一微孔曝气盘101和第二微孔曝气盘102分别通过管路与臭氧发生器200相连通，并且在第一微孔曝气盘101与臭氧发生器200相连通的管路上设置有第一气体流量计110；在第二微孔曝气盘102与臭氧发生器200相连通的管路上设置有第二气体流量计111；

在第一微孔曝气盘101和第二微孔曝气盘102之间的氧化塔本体侧壁上由下至上依次设置有进水口104和循环进水口109；在催化剂层103上方的氧化塔本体侧壁上由下至上依次设置有循环出水口108和出水口105；在进水口104和循环出水口108之间的氧化塔本体侧壁上设置有4个氧化剂加药口106，并且4个氧化剂加药口106竖直平均分布；在氧化塔本体顶部设置有排气口107；排气口107通过管路与尾气破坏装置400连通；循环泵300的进水端通过管路与循环出水口108相连通，循环泵300的出水端通过管路与循环进水口109相连通。

臭氧发生器200产生的臭氧分为两部分，一部分经管路上安装的第一气体流量计110调节后进入第一微孔曝气盘101，另一部分经管路上安装的第二气体流量计111调节后进入第二微孔曝气盘102。待处理的废水由进水口104进入氧化塔本体100内部，依次经过第一微孔曝气盘101所在的臭氧氧化反应区和第二微孔曝气盘102所在的臭氧催化氧化反应区，同时氧化剂，如过氧化氢分别从4个氧化剂加药口106进行投加，废水先经过臭氧与氧化剂共同处理，再经过臭氧、蜂窝式臭氧氧化催化剂和氧化剂三者共同处理，其中难降解的有机物被降解为有机小分子物质或二氧化碳和水，处理后废水经出水口105排出，进入下一道工序做进一步处理；剩余的臭氧在氧化塔顶部收集，从排气口107进入尾气破坏装置400去除掉。若根据运行条件需要可改变进水口和出水口的顺序进行气水逆向流接触运行，同时，为了进一步增加臭氧利用率及氧化效率，氧化塔本体100内的废水从循环出水口108进入循环泵300内，再从循环进水口109返回到氧化塔本体100内，对废水进行均质混合和反复多次处理。

由上述实施例可知，本实用新型提供了一种梯度臭氧催化氧化装置，不但能提高臭氧的利用率，而且还能减少臭氧催化剂的用量，降低了废水处理的运行成本。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种梯度臭氧催化氧化装置，其特征在于，包括氧化塔本体、臭氧发生器和循环泵；

所述氧化塔本体包括第一微孔曝气盘、第二微孔曝气盘、催化剂层、进水口、出水口、至少一个氧化剂加药口、排气口、循环进水口和循环出水口；

第一微孔曝气盘位于氧化塔本体底部；第二微孔曝气盘位于第一微孔曝气盘上方；催化剂层位于第二微孔曝气盘上方；第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘分别通过管路与臭氧发生器相连通；

在第一微孔曝气盘和第二微孔曝气盘之间的氧化塔本体侧壁上由下至上依次设置有进水口和循环进水口；在催化剂层上方的塔体侧壁上由下至上依次设置有循环出水口和出水口；在进水口和循环出水口之间的氧化塔本体侧壁上设置有至少一个氧化剂加药口；在氧化塔本体顶部设置有排气口；循环泵的进水端通过管路与循环出水口相连通，循环泵的出水端通过管路与循环进水口相连通。

2.如权利要求1所述的氧化装置，其特征在于，在进水口和循环出水口之间的氧化塔本体侧壁上设置有2个氧化剂加药口，并且所述2个氧化剂加药口竖直平均分布。

3.如权利要求1所述的氧化装置，其特征在于，在进水口和循环出水口之间的氧化塔本体侧壁上设置有4个氧化剂加药口，并且所述4个氧化剂加药口竖直平均分布。

4.如权利要求1至3任一项所述的氧化装置，其特征在于，在第一微孔曝气盘与臭氧发生器相连通的管路上设置有第一气体流量计；在第二微孔曝气盘与臭氧发生器相连通的管路上设置有第二气体流量计。

5.如权利要求1所述的氧化装置，其特征在于，氧化塔本体的横截面为圆形，并且氧化塔的高径比为5～10:1。

6.如权利要求1所述的氧化装置，其特征在于，该装置还包括尾气破坏装置，所述尾气破坏装置通过管路与排气口相连通。

7.如权利要求1所述的氧化装置，其特征在于，所述催化剂层的催化剂为蜂窝式臭氧氧化催化剂。